燕山大学又发《Nature Materials》，金刚石性能优化新突破

金刚石凭借其无与伦比的硬度、优异的热导率、宽带隙和光学透明性，在精密加工、电子器件及光学领域备受瞩目。然而，其固有的脆性和有限的韧性长期制约了其在抗冲击、抗裂性需求场景中的应用拓展。

近日，燕山大学亚稳材料全国重点实验室田永君院士团队在权威期刊《Nature Materials》发表题为“Microstructure engineering in diamond-based material”的综述论文，该文章概述了金刚石及其衍生材料的最新研究进展及金刚石基材料的研究方向和潜在应用，为下一代超硬材料技术发展指明方向。

论文最新进展表明，通过选择不同碳前驱体材料，利用高压高温（HPHT）这一核心技术实现了复杂微结构的精准设计及调控，成功制备出纳米孪晶金刚石、层级结构金刚石复合材料、石墨-金刚石杂化材料Gradia以及非晶金刚石等系列创新材料。这些新型金刚石材料不仅显著提升了金刚石的硬度和韧性，还赋予了其多功能性。

在硬度提升方面，通过精细调控金刚石晶粒和孪晶结构，充分利用Hall-Petch效应和量子限域效应，纳米孪晶金刚石的维氏硬度可达175-203GPa，远超传统单晶金刚石。

论文还报道了金刚石基材料中发现的一系列新兴现象，包括非共格孪晶界的演变行为、室温自愈合现象以及可调控的电学和光学性能等。这些发现不仅深化了对金刚石材料基础科学的理解，也为其在电子、光学和其他领域的应用开辟了新途径。

研究结果表明，利用这种新型金刚石结构，材料的力学性能显著提高，尤其在抗冲击性和耐磨性方面有了突破。此项研究为金刚石材料的高效应用提供了新的思路和方法，也为下一代金刚石基技术的发展奠定了基础。